主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。?它由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
整流器
最近大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉。
平波回路
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。
逆變器
同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。
控制電路
是給異步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
(1)運算電路:將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
(3)驅動電路:驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
阿爾法變頻器調試
變頻器功能參數很多,一般都有數十甚至上百個參數供用戶選擇。實際應用中,沒必要對每一參數都進行設置和調試,多數只要采用出廠設定值即可。但有些參數由于和實際使用情況有很大關系,且有的還相互關聯,因此要根據實際進行設定和調試。
因各類型變頻器功能有差異,而相同功能參數的名稱也不一致,為敘述方便,本文以阿爾法6000基本參數名稱功能為例,請參考阿爾法6000說明書閱讀。
一、加減速時間?
加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間,減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。通常用頻率設定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設定的上升率以防止過電流,減速時則限制下降率以防止過電壓。
加速時間設定要求:將加速電流限制在變頻器過電流容量以下,不使過流失速而引起變頻器跳閘;減速時間設定要點是:防止平滑電路電壓過大,不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據負載計算出來,但在調試中常采取按負載和經驗先設定較長加減速時間,通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警;然后將加~減速設定時間逐漸縮短,以運轉中不發生報警為原則,重復操作幾次,便可確定出最佳加減速時間。
二、轉矩提升
又叫轉矩補償,是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉矩降低,而把低頻率范圍f/V增大的方法。設定為自動時,可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉矩,使電動機加速順利進行。如采用手動補償時,根據負載特性,尤其是負載的起動特性,通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉矩負載,如選擇不當會出現低速時的輸出電壓過高,而浪費電能的現象,甚至還會出現電動機帶負載起動時電流大,而轉速上不去的現象。
三、電子熱過載保護
本功能為保護電動機過熱而設置,它是變頻器內CPU根據運轉電流值和頻率計算出電動機的溫升,從而進行過熱保護。本功能只適用于“一拖一”場合,而在“一拖多”時,則應在各臺電動機上加裝熱繼電器。
電子熱保護設定值(%)=[電動機額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)]×100%。Pd.01
四、頻率限制
即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設定信號源出故障,而引起輸出頻率的過高或過低,以防損壞設備的一種保護功能。在應用中按實際情況設定即可。此功能還可作限速使用,如有的皮帶輸送機,由于輸送物料不太多,為減少機械和皮帶的磨損,可采用變頻器驅動,并將變頻器上限頻率設定為某一頻率值,這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。
五、偏置頻率
有的又叫偏差頻率或頻率偏差設定。其用途是當頻率由外部模擬信號(電壓或電流)進行設定時,可用此功能調整頻率設定信號最低時輸出頻率的高低,如圖1。有的變頻器當頻率設定信號為0%時,偏差值可作用在0~fmax范圍內,有的變頻器還可對偏置極性進行設定。如在調試中當頻率設定信號為0%時,變頻器輸出頻率不為0Hz,而為xHz,則此時將偏置頻率設定為負的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。
六、頻率設定信號增益
此功能僅在用外部模擬信號設定頻率時才有效。它是用來彌補外部設定信號電壓與變頻器內電壓(+10v)的不一致問題;同時方便模擬設定信號電壓的選擇,設定時,當模擬輸入信號為最大時(如10v、5v或20mA),求出可輸出f/V圖形的頻率百分數并以此為參數進行設定即可;如外部設定信號為0~5v時,若變頻器輸出頻率為0~50Hz,則將增益信號設定為200%即可。可用應用于傳動控制如張力控制模式、拉絲機﹑機床﹑生產線。
七、制動限制
能耗制動方式通過斬波器和制動電阻,利用設置在直流回路中的制動電阻來吸收電機的再生電
能,實現變頻器的快速制動。
直流制動,一般指當變頻器輸出頻率接近為零,電機轉速降低到一定數值時,變頻器改向異步電動機定子繞組中通入直流,形成靜止磁場,此時電動機處于能耗制動狀態,轉動著轉子切割該靜止磁場而產生制動轉矩,使電動機迅速停止。
直流制動設定數值越小,其制動力越大,適合急加減速的場合,如制動轉矩設定數值設置過大會出現過壓報警現象。如制動轉矩設定為0%,可使加到主電容器的再生總量接近于0,從而使電動機在減速時,不使用制動電阻也能減速至停轉而不會跳閘。但在有的負載上,如制動轉矩設定為0%時,減速時會出現短暫空轉現象,造成變頻器反復起動,電流大幅度波動,嚴重時會使變頻器跳閘,應引起注意。
八、加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和S三種曲線,通常大多選擇線性曲線;非線性曲線適用于變轉矩負載,如風機等;S曲線適用于恒轉矩負載,其加減速變化較為緩慢。設定時可根據負載轉矩特性,選擇相應曲線,但也有例外,筆者在調試一臺鍋爐引風機的變頻器時,先將加減速曲線選擇非線性曲線,一啟動運轉變頻器就跳閘,調整改變許多參數無效果,后改為S曲線后就正常了。究其原因是:起動前引風機由于煙道煙氣流動而自行轉動,且反轉而成為負向負載,這樣選取了S曲線,使剛起動時的頻率上升速度較慢,從而避免了變頻器跳閘的發生,當然這是針對沒有起動直流制動功能的變頻器所采用。